專利名稱：循環(huán)冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱交換裝置，特別涉及變流裝置上功率模塊冷卻裝置的冷卻
液補(bǔ)償箱、冷卻液分配器，具體為循環(huán)冷卻裝置。
背景技術(shù)：
近些年來，隨著交流傳動(dòng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，鐵路機(jī)車裝備和各工業(yè)控制領(lǐng)域的電 傳動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)逐步向交流傳動(dòng)過渡和發(fā)展，變流裝置作為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的核心部件。在變 流裝置設(shè)計(jì)中，冷卻液循環(huán)冷卻裝置對(duì)交流傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件_功率模塊進(jìn)行散熱，從 而提高功率模塊的效率，保證功率模塊的可靠工作。因此循環(huán)冷裝置的可靠工作，是功率模 塊可靠工作、變流器正常工作的前提和保障。目前，國內(nèi)中小功率的變流裝置的冷卻裝置大 多選用自然風(fēng)冷和強(qiáng)迫風(fēng)冷兩種冷卻方式，然而，這兩種冷卻方式散熱效率低、受環(huán)境影響 大。大功率的變流裝置多采用冷卻液循環(huán)冷卻裝置來散熱，其散熱效率高，但對(duì)冷卻液循環(huán) 冷卻裝置的密封性要求很高、其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，國內(nèi)尚沒有進(jìn)入成熟運(yùn)用階段。并且該類型 的循環(huán)冷卻裝置中的冷卻液補(bǔ)償箱不具備自動(dòng)排放冷卻液在循環(huán)工作過程中產(chǎn)生的氣泡 的功能，也不具備調(diào)節(jié)冷卻液補(bǔ)償箱內(nèi)壓力的功能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有大功率變流裝置用的冷卻液循環(huán)冷卻裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù) 雜且對(duì)密封性要求很高，不能自動(dòng)排放冷卻液在循環(huán)工作過程中產(chǎn)生的氣泡，也不能調(diào)節(jié) 冷卻液補(bǔ)償箱內(nèi)的壓力等問題，提供一種循環(huán)冷卻裝置。 本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的循環(huán)冷卻裝置，包括泵、熱交換器、冷卻 液補(bǔ)償箱、冷卻液分配器，所述冷卻液補(bǔ)償箱底部設(shè)有排氣入口、補(bǔ)償出口 ；所述冷卻液分 配器內(nèi)分成獨(dú)立的高溫腔和低溫腔，所述高溫腔上設(shè)置有高溫排氣出口 、高溫冷卻液入口 、 高溫冷卻液出口 ，所述低溫腔上設(shè)置有低溫冷卻液出口 、低溫排氣出口 、低溫冷卻液入口 。 所述冷卻液補(bǔ)償箱底部的補(bǔ)償出口通過管道與泵的入口連接，冷卻液補(bǔ)償箱底部 的排氣入口通過管道與冷卻液分配器上的高溫排氣出口和低溫排氣出口連接；所述冷卻液 分配器上的高溫冷卻液入口通過至少一個(gè)導(dǎo)熱管經(jīng)功率模塊與泵的出口相連，低溫腔上的 低溫冷卻液出口通過管道與泵的入口連接，高溫腔上高溫冷卻液出口通過管道與熱交換器 入口端相連，低溫腔上的低溫冷卻液入口與熱交換器出口端相連。 本實(shí)用新型所述的循環(huán)冷卻裝置特別適用于變流器，當(dāng)用于變流器時(shí)，功率模塊
安裝在循環(huán)冷卻裝置的水泵與導(dǎo)熱管之間，功率模塊、導(dǎo)熱管的安裝數(shù)量要根據(jù)循環(huán)冷卻
系統(tǒng)的散熱能力進(jìn)行計(jì)算確定。功率模塊在工作過程中，功率模塊發(fā)出的熱量傳導(dǎo)給冷卻
液，流經(jīng)功率模塊的冷卻液由低溫變?yōu)楦邷?，高溫冷卻液經(jīng)導(dǎo)熱管流入分配器、熱交換器后
其溫度降低，低溫冷卻液回流到泵中。在該循環(huán)過程中，功率器件發(fā)出的熱量在熱交換器中
散發(fā)，循環(huán)過程產(chǎn)生的氣泡由高溫排氣出口和低溫排氣出口排到冷卻液補(bǔ)償箱內(nèi)。 本實(shí)用新型所述的循環(huán)冷卻裝置特別適用于變流器領(lǐng)域上的功率模塊的散熱，該裝置具備了現(xiàn)有密封結(jié)構(gòu)的冷卻循環(huán)裝置的冷卻效果，且結(jié)構(gòu)簡單，在自動(dòng)為循環(huán)冷卻裝 置補(bǔ)給冷卻液的同時(shí)，也能排放冷卻液在工作過程中產(chǎn)生的氣泡。該循環(huán)冷卻裝置提高了 功率模塊的散熱效率，改善了功率模塊的運(yùn)行環(huán)境，增強(qiáng)了功率模塊運(yùn)行的可靠性，同時(shí)降 低了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)成本和設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。該循環(huán)冷卻裝置也可用于了除變流器外的其它領(lǐng) 域。 附圖及說明

圖1為循環(huán)冷卻裝置使用狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為循環(huán)冷卻裝置中冷卻液補(bǔ)償箱的結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖中1-雙向泄壓閥，2-冷卻液補(bǔ)償箱，3-液位儀，4-排氣入口 ， 5-補(bǔ)償出口 ， 6_冷卻液分配器，7-高溫排氣出口 ， 8-高溫冷卻液入口 ， 9-低溫冷卻液出口 ， 10-低溫排氣 出口 ， 11-高溫冷卻液出口 ， 12-低溫冷卻液入口 ， 13-熱交換器，14-功率模塊，15-泵的出 口 ， 16-泵的入口 ， 17-泵，18-導(dǎo)熱管、19-溢流管。
具體實(shí)施方式現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，循環(huán)冷卻裝置，包括泵17、熱交換器13，所述循環(huán)冷卻裝置還包括冷 卻液補(bǔ)償箱2、冷卻液分配器6，所述冷卻液補(bǔ)償箱2底部設(shè)有排氣入口4、補(bǔ)償出口 5 ;所述 冷卻液分配器6內(nèi)分成相互獨(dú)立的高溫腔和低溫腔，所述高溫腔上設(shè)置有高溫排氣出口 7、 高溫冷卻液入口 8、高溫冷卻液出口 ll，所述低溫腔上設(shè)置有低溫冷卻液出口 9、低溫排氣 出口 10、低溫冷卻液入口 12， 所述冷卻液補(bǔ)償箱2底部的補(bǔ)償出口 5通過管道與泵的入口 16連接，冷卻液補(bǔ)償 箱2底部的排氣入口 4通過管道與冷卻液分配器6上的高溫排氣出口 7和低溫排氣出口 10 連接；所述冷卻液分配器6上的高溫冷卻液入口 8通過至少一個(gè)導(dǎo)熱管18與泵的出口 15 相連，低溫腔上的低溫冷卻液出口 9通過管道與泵的入口 16連接，高溫腔上高溫冷卻液出 口 ll通過管道與熱交換器入口端相連，低溫腔上的低溫冷卻液入口 12與熱交換器出口端 相連。 現(xiàn)以機(jī)車變流裝置上的功率模塊散熱為例，該循環(huán)冷卻裝置在使用時(shí)，將功率模 塊14安裝在導(dǎo)熱管18與泵17之間，如圖1所示。功率模塊14運(yùn)行產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)給導(dǎo) 熱管18內(nèi)的冷卻液，此時(shí)冷卻液吸收熱量后變?yōu)楦邷乩鋮s液，該高溫冷卻液流經(jīng)冷卻液分 配器6、熱交換器13后溫度降低，該低溫冷卻液回流到泵17中供循環(huán)使用。 在該循環(huán)過程中，功率模塊14發(fā)出的熱量在熱交換器13中散發(fā)，從而為高溫冷卻 液降溫。在導(dǎo)熱管18內(nèi)的冷卻液吸收熱量變?yōu)楦邷乩鋮s液的過程中產(chǎn)生的氣泡由高溫排 氣出口 7排到冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)；高溫冷卻液在熱交換器13內(nèi)降溫的過程中產(chǎn)生的氣泡由 低溫排氣出口 10排到冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)。當(dāng)冷卻液分配器6內(nèi)有富裕的冷卻液時(shí)，也可以 同過高溫排氣出口 7或低溫排氣出口 10將該富裕的冷卻液排到冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)。 該循環(huán)冷卻裝置中的冷卻液補(bǔ)償箱2可以儲(chǔ)存一定量的冷卻液，該冷卻循環(huán)裝置 在工作過程中，冷卻液經(jīng)常被消耗。冷卻液補(bǔ)償箱2底部的補(bǔ)償出口 5通過管道與泵的入 口 16連接，即冷卻液補(bǔ)償箱2通過管道與循環(huán)裝置內(nèi)的冷卻液連通、溶為一體，當(dāng)冷卻液被 消耗，以及由于溫度變化引起冷卻液體積縮小時(shí)，冷卻液補(bǔ)償箱2中的冷卻液通過管道為泵17補(bǔ)償冷卻液，或由于溫度變化引起冷卻液體積增大時(shí)，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)多余的冷卻液將溢 出儲(chǔ)存在補(bǔ)償箱2中。 為保證冷卻液在整個(gè)壽命周期內(nèi)不發(fā)生變質(zhì)和污染，冷卻液補(bǔ)償箱2的所有部件 均選用耐腐蝕性能好的不銹鋼來加工。冷卻液補(bǔ)償箱2為O200的圓桶，其由厚度為3mm 的不銹鋼板巻繞后焊接，上下底面由3mm的不銹鋼板與圓桶焊接，冷卻液補(bǔ)償箱2對(duì)外連接 的螺柱由不銹鋼棒料加工后焊接。冷卻液補(bǔ)償箱2加工完后要進(jìn)行清潔處理，保證內(nèi)部干 凈無焊渣、金屬屑等雜質(zhì)。 為完善循環(huán)冷卻裝置的功能，如圖2所示，在冷卻液補(bǔ)償箱2中部安裝有液位儀3， 上部安裝有雙向泄壓閥1和溢流管19。當(dāng)循環(huán)冷卻裝置在運(yùn)行過程中，可以通過液位儀3 查看儲(chǔ)存冷卻液的多少，以便及時(shí)補(bǔ)充冷卻液。循環(huán)冷卻裝置在運(yùn)行過程中，冷卻液在循環(huán) 過程中產(chǎn)生的氣泡排入到冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)，因此冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)的氣壓是變化的。雙 向泄壓閥1用于控制冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)部的氣壓，當(dāng)冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)部的氣壓和外界的 大氣壓的相對(duì)壓力值P大于某一特定值或小于某一特定值時(shí)，雙向泄壓閥1打開，從而使冷 卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)部氣壓等于大氣壓，同時(shí)，也可以通過雙向泄壓閥1和溢流管19將冷卻液 補(bǔ)償箱2內(nèi)的冷卻液溢出。 所述液位儀3由密封連接部分、液位指示玻璃管組成，使用溫度范圍-4(TC 80°C。由于使用溫度范圍很低，液位儀的密封材料和玻璃管都選用耐低溫要求很高的 材料加工制作。所述雙向泄壓閥1安裝于冷卻液補(bǔ)償箱2的上部，用于控制冷卻液補(bǔ) 償箱2內(nèi)部的氣壓。當(dāng)冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)部的氣壓和外界的大氣壓的相對(duì)壓力值P〉 0. 3bar(士0. lbar)或P〈-0. lbar(+0. 05/-0. 15bar)時(shí)，雙向泄壓閥1打開，使冷卻液補(bǔ)償 箱2內(nèi)部氣壓等于大氣壓。同時(shí)，也可以通過雙向閥將冷卻液補(bǔ)償箱2內(nèi)溢出的冷卻液流 出。
權(quán)利要求一種循環(huán)冷卻裝置，包括泵(17)、熱交換器(13)，其特征在于所述循環(huán)冷卻裝置還包括冷卻液補(bǔ)償箱(2)、冷卻液分配器(6)，所述冷卻液補(bǔ)償箱(2)底部設(shè)有排氣入口(4)、補(bǔ)償出口(5)；所述冷卻液分配器(6)內(nèi)分成相互獨(dú)立的高溫腔和低溫腔，所述高溫腔上設(shè)置有高溫排氣出口(7)、高溫冷卻液入口(8)、高溫冷卻液出口(11)，所述低溫腔上設(shè)置有低溫冷卻液出口(9)、低溫排氣出口(10)、低溫冷卻液入口(12)，所述冷卻液補(bǔ)償箱(2)底部的補(bǔ)償出口(5)通過管道與泵的入口(16)連接，冷卻液補(bǔ)償箱(2)底部的排氣入口(4)通過管道與冷卻液分配器(6)上的高溫排氣出口(7)和低溫排氣出口(10)連接；所述冷卻液分配器(6)上的高溫冷卻液入口(8)通過至少一個(gè)導(dǎo)熱管(18)與泵的出口(15)相連，低溫腔上的低溫冷卻液出口(9)通過管道與泵的入口(16)連接，高溫腔上高溫冷卻液出口(11)通過管道與熱交換器入口端相連，低溫腔上的低溫冷卻液入口(12)與熱交換器出口端相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述可循環(huán)冷卻裝置，其特征在于所述冷卻液補(bǔ)償箱(2)中部安 裝有液位儀(3)，上部安裝有雙向泄壓閥(1)和溢流管(19)。
專利摘要本實(shí)用新型所述的循環(huán)冷卻裝置涉及一種熱交換裝置。其包括泵、熱交換器、冷卻液補(bǔ)償箱、冷卻液分配器，所述冷卻液補(bǔ)償箱上的補(bǔ)償出口通過管道與泵的入口連接，排氣入口通過管道與冷卻液分配器上的高溫排氣出口和低溫排氣出口連接；所述冷卻液分配器上的高溫冷卻液入口通過導(dǎo)熱管與泵的出口相連，低溫冷卻液出口與泵的入口連接，高溫冷卻液出口通過管道與熱交換器入口端相連，低溫冷卻液入口通過管道與熱交換器出口端相連。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，在自動(dòng)為裝置補(bǔ)給冷卻液的同時(shí)，能排放冷卻液循環(huán)產(chǎn)生的氣泡，調(diào)節(jié)冷卻液補(bǔ)償箱內(nèi)的壓力。該循環(huán)冷卻裝置提高了功率模塊的散熱效率，改善了功率模塊的運(yùn)行環(huán)境，增強(qiáng)了功率模塊運(yùn)行的可靠性。
文檔編號(hào)H02M1/00GK201509149SQ20092025411
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月17日
發(fā)明者宋進(jìn)民, 徐龍?zhí)? 李國鋒, 王維彬 申請(qǐng)人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司